CN117642612A - 运算装置、光检测装置及增益计算方法 - Google Patents

Abstract

运算装置是计算光电倍增管的增益的装置，并且具备：获取部，其获取基于从处于黑暗中状态的光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号；以及计算部，其基于数字信号计算暗脉冲的总电子数，并基于总电子数计算光电倍增管的增益。

Description

运算装置、光检测装置及增益计算方法

技术领域

本发明涉及一种运算装置、光检测装置及增益计算方法。

背景技术

已知包括光电倍增管的光检测装置(例如，专利文献1)。在这样的光检测装置中，基于来自光电倍增管的输出信号，计算入射到光电倍增管的光的光量(入射光量)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-92774号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

为了从来自光电倍增管的输出信号求出入射光量，使用光电倍增管的增益。该增益可根据光电倍增管周围的环境和使用状况而变化，因此，要求测定增益。也考虑设置用于测定增益的专用的电路，但电路结构复杂化。

本发明对一种能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管的增益的运算装置、光检测装置及增益计算方法进行说明。

解决问题的技术手段

本发明的一方面的运算装置是计算光电倍增管的增益的运算装置。该运算装置具备：获取部，其获取基于从处于黑暗中状态的所述光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号；以及计算部，其基于数字信号计算暗脉冲的总电子数，并基于总电子数计算增益。

在该运算装置中，获取基于从处于黑暗中状态的光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号，基于该数字信号计算暗脉冲的总电子数。在光电倍增管处于黑暗中状态的情况下，可产生一个热电子，并且通过将1个热电子倍增而产生暗脉冲。因此，由于暗脉冲的总电子数可相当于光电倍增管的增益，因此可基于总电子数计算增益。这样，由于不需要设置用于测定增益的专用电路，因此能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管的增益。

数字信号也可以通过AD转换器以采样频率将通过放大器使用转换系数对暗脉冲进行电流电压转换而得到的电压信号进行量子化而生成。计算部也可以基于数字信号、转换系数、以及采样频率计算总电子数。在该情况下，由于考虑用于生成数字信号的转换系数和采样频率，因此能够提高总电子数的计算精度。其结果，能够提高增益的计算精度。

计算部也可以计算数字信号的波形的面积，将通过AD转换器的量子化幅度除以采样频率而得到的每单位面积的物理量和转换系数的倒数与上述面积相乘，通过相乘结果除以基本电荷而计算总电子数。在该情况下，通过将数字信号的波形的面积与每单位面积的物理量和转换系数的倒数相乘，得到暗脉冲的库仑量。然后，通过暗脉冲的库仑量除以基本电荷而得到暗脉冲的总电子数。由于每单位面积的物理量、转换系数、以及基本电荷都是一定值，因此仅求出数字信号的波形的面积，能够容易地计算增益。

计算部也可以对多个暗脉冲的各个计算总电子数，也可以基于多个暗脉冲的总电子数计算增益。按每个暗脉冲，总电子数有时产生偏差。因此，通过计算多个暗脉冲的总电子数，并且使用这些总电子数，能够提高增益的计算精度。

计算部也可以基于增益计算与产生暗脉冲时的向光电倍增管的供给电压不同的供给电压下的另一增益。在该情况下，使用1个供给电压下的增益，计算另一供给电压下的增益。因此，能够不获取暗脉冲而计算各种供给电压下的增益。其结果，能够将各种供给电压下的增益的计算简易化。

本发明的另一方面的光检测装置具备光电倍增管和上述运算装置。

由于该光检测装置具备上述的运算装置，因此能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管的增益。

本发明的又一方面的增益计算方法是计算光电倍增管的增益的增益计算方法。该增益计算方法包括：获取基于从处于黑暗中状态的所述光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号的步骤；以及基于数字信号计算暗脉冲的总电子数，并基于总电子数计算增益的步骤。

在该增益计算方法中，获取基于从处于黑暗中状态的光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号，基于该数字信号计算暗脉冲的总电子数。在光电倍增管处于黑暗中状态的情况下，可产生1个热电子，并且通过将1个热电子倍增而产生暗脉冲。因此，由于暗脉冲的总电子数可相当于光电倍增管的增益，因此可基于总电子数计算增益。这样，由于不需要设置用于测定增益的专用的电路，因此能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管的增益。

发明的效果

根据本发明，能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管的增益。

附图说明

图1是概略性地示出包括一个实施方式的运算装置的光检测装置的结构图。

图2是用于说明从处于黑暗中状态的光电倍增管产生的暗脉冲的图。

图3是用于说明图1所示的运算装置获取的数字信号的图。

图4是示出图1所示的运算装置的功能结构的框图。

图5是示出图1所示的运算装置进行的增益计算方法的流程图。

图6是详细地示出图5的增益计算处理的流程图。

图7是用于说明图3所示的数字信号的波形的面积的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，在附图说明中对相同要素附以相同符号，并且省略重复的说明。

参照图1，对包括一个实施方式的运算装置的光检测装置的概略结构进行说明。图1是概略性地示出包括一个实施方式的运算装置的光检测装置的结构图。图1所示的光检测装置1是检测光的装置。光检测装置1具备光电倍增管(photo-multiplier tube；PMT)2、放大器3、AD转换器(Analog to Digital Converter(模数转换器))4、计算机5、运算装置6、DA转换器(Digital to Analog Converter(数模转换器))7和电源8。

光电倍增管2是将入射到光电倍增管2的光(入射光)转换为电流信号的结构体。光电倍增管2包括光电面21、电子倍增部22和阳极23(参见图2)。光电面21是将入射光转换为光电子的构件(阴极)。光电面21与入射光量对应地产生光电子，将光电子放出到电子倍增部22。光电面21在黑暗中状态下产生热电子，将热电子放出到电子倍增部22。所谓黑暗中状态，是指测定光和背景光等入射光被遮断的状态。

电子倍增部22是将从光电面21放出的光电子和热电子倍增的部分。电子倍增部22包括多个倍增极。在本实施方式中，电子倍增部22包括n个倍增极(倍增极Dy1～Dyn)。倍增极Dy1～Dyn依序从光电面21朝向阳极23多级地排列。倍增极Dy1通过从光电面21放出的光电子或热电子碰撞而放出二次电子。由此，光电子或热电子倍增。倍增极Dy1将二次电子与光电子或热电子一起放出到倍增极Dy2。之后，倍增极Dy2～Dyn-1的各倍增极将从前级的倍增极放出的电子倍增，将倍增的电子放出到后级的倍增极。最终级的倍增极Dyn将倍增的电子放出到阳极23。阳极23收集在电子倍增部22中倍增的电子，将收集的电子作为电流信号输出到光电倍增管2的外部。电流信号是模拟信号。

放大器3是将从光电倍增管2输出的电流信号转换为电压信号的电路。电压信号是模拟信号。放大器3使用转换系数A_cv将电流信号转换为电压信号。放大器3将电压信号输出到AD转换器4。

AD转换器4是将从放大器3输出的电压信号转换为数字信号的电路。AD转换器4以采样频率f_s对电压信号进行采样，对采样的电压信号以量子化幅度Δd进行量子化，由此生成数字信号。AD转换器4将数字信号输出到运算装置6。

计算机5在运算装置6中设定各种参数的值。作为参数的例子，可列举动作模式设定用的参数、转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、以及向光电倍增管2的供给电压的电压值。在动作模式设定用的参数中，设定有示出光检测装置1的动作模式的值。动作模式包括：光检测装置1进行通常的光检测的光检测模式；以及光检测装置1测定(计算)光电倍增管2的增益的增益计算模式。

运算装置6是使用从AD转换器4输出的数字信号进行运算的装置。运算装置6例如构成为包括处理器、存储器和通信模块的电路(circuitry)。作为处理器的例子，可列举微型计算机和CPU(Central Processing Unit(中央处理单元))。也可以代替处理器，使用FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程逻辑门阵列))。

运算装置6进行与由计算机5设定的动作模式对应的运算。在动作模式设定为光检测模式的情况下，运算装置6基于从AD转换器4输出的数字信号计算入射光量。在动作模式设定为增益计算模式的情况下，运算装置6基于从AD转换器4输出的数字信号计算光电倍增管2的增益。运算装置6将与由计算机5设定的供给电压的电压值对应的控制电压，经由DA转换器7输出到电源8。控制电压是用于使具有该电压值的供给电压供给到电源8的电压。对运算装置6的功能结构在后面叙述。

电源8是将供给电压施加到光电倍增管2的装置。电源8经由DA转换器7接受控制电压，并且将与控制电压对应的供给电压施加到光电倍增管2。电源8例如是高压电源。

此外，由光电倍增管2、放大器3和电源8构成PMT模块10。

接着，参照图2和图3，对增益计算模式中的光检测装置1的动作进行说明。图2是用于说明从处于黑暗中状态的光电倍增管产生的暗脉冲的图。图3是用于说明图1所示的运算装置获取的数字信号的图。如图2所示，在光检测装置1以增益计算模式进行动作的情况下，光电倍增管2处于入射光被遮断的黑暗中状态。光电倍增管2例如配置于暗室。PMT模块10可以具有对光电倍增管2的遮光功能(遮光结构)，也可以将PMT模块10的整体配置于黑暗中。即使在光电倍增管2处于黑暗中状态的情况下，也从光电面21产生热电子(暗电流)。该热电子在电子倍增部22被倍增，倍增的热电子作为阳极电流从阳极23输出。由于该阳极电流具有脉冲状的波形，因此称为暗脉冲。

如图3所示，在光电倍增管2中产生的暗脉冲I_dark由放大器3转换为电压信号V_dark。然后，电压信号V_dark由AD转换器4转换为数字信号s(t)，数字信号s(t)输出到运算装置6。运算装置6基于数字信号s(t)计算光电倍增管2的增益。对增益计算方法在后面叙述。

接着，参照图4对运算装置6的功能结构进行说明。图4是示出图1所示的运算装置的功能结构的框图。如图4所示，运算装置6在功能上包括获取部61、获取部62、计算部63、存储部64和输出部65。在下述的增益计算方法的说明中，由于详细地说明各功能部的功能(动作)，因此在此简单地说明各功能部的功能。

获取部61是从计算机5获取各参数的值的功能部。获取部61例如获取动作模式设定用的参数、转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、以及向光电倍增管2的供给电压的电压值。

获取部62是从AD转换器4获取数字信号的功能部。在动作模式设定为光检测模式的情况下，获取部62获取与入射光对应的数字信号。在动作模式设定为增益计算模式的情况下，获取部62获取基于在光电倍增管2中热电子倍增而产生的暗脉冲的数字信号。

计算部63是进行各种计算的功能部。在动作模式设定为光检测模式的情况下，计算部63基于数字信号计算入射光量。在动作模式设定为增益计算模式的情况下，计算部63基于数字信号计算暗脉冲的总电子数，并且基于总电子数计算光电倍增管2的增益。计算部63也可以将1个暗脉冲的总电子数作为推定增益而计算，并且基于多个暗脉冲的推定增益计算光电倍增管2的增益。推定增益是从1个暗脉冲(数字信号)计算的增益，也称为电子倍增率。另一方面，从基于多个暗脉冲的推定增益(电子倍增率)计算的平均值得到的光电倍增管2的增益也被称为电流倍增率。

存储部64是存储(容纳)推定增益的功能部。存储部64存储由计算部63计算的推定增益。

输出部65是输出计算部63的计算结果的功能部。在动作模式设定为光检测模式的情况下，输出部65输出入射光量。在动作模式设定为增益计算模式的情况下，输出部65输出光电倍增管2的增益。输出部65经由DA转换器7将控制电压输出到电源8。

接着，参照图5～图7对运算装置6进行的增益计算方法进行说明。图5是示出图1所示的运算装置进行的增益计算方法的流程图。图6是详细地示出图5的增益计算处理的流程图。图7是用于说明图3所示的数字信号的波形的面积的图。图5所示的一系列的处理例如通过将动作模式设定为增益计算模式而开始。此外，如上述那样，光电倍增管2处于黑暗中状态。

如图5所示，首先，获取部61获取各参数的值(步骤S11)。在步骤S11中，获取部61获取转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、以及向光电倍增管2的供给电压的电压值。然后，获取部61将转换系数A_cv、采样频率f_s、以及量子化幅度Δd输出到计算部63，并且将与电压值对应的控制电压输出到输出部65。

如上述那样，从光电面21产生热电子。该热电子在电子倍增部22中被倍增，从阳极23输出暗脉冲I_dark。然后，暗脉冲I_dark由放大器3转换为电压信号V_dark。然后，在AD转换器4中，以采样频率f_s对电压信号V_dark进行采样，对采样的电压信号V_dark以量子化幅度Δd进行量子化，由此生成数字信号s(t)。然后，数字信号s(t)输入到运算装置6。即，数字信号s(t)作为离散的数字值输入到运算装置6。时间t是离散时间，并且按每个采样时间(＝1/fs)增加1。

接着，获取部62获取基于暗脉冲I_dark的数字信号s(t)(步骤S12)。然后，获取部62将数字信号s(t)输出到计算部63。

接着，进行增益计算处理(步骤S13)。在步骤S13中，如图6所示，首先计算部63测定数字信号s(t)的波形的面积S_total[单位：count(计数)](步骤S31)。如图7所示，在本实施方式中，数字信号s(t)具有从开始时间a到结束时间b的脉冲状的波形。如式(1)所示，面积S_total通过合计从开始时间a到结束时间b的数字值而求出。计算部63使用式(1)计算(测定)面积S_total。

接着，计算部63计算电压信号V_dark的信号量[单位：V·s](步骤S32)。如式(2)所示，数字值的每单位比特(bit)(单位面积)的物理量Δs[单位：V·s/count]通过量子化幅度Δd[单位：V/count]除以采样频率f_s[单位：Hz]而求出。

如式(3)所示，电压信号V_dark的信号量通过将面积S_total与物理量Δs相乘而求出。计算部63使用式(3)计算电压信号V_dark的信号量。此外，为了便于说明，在式中有将电压信号V_dark的信号量表示为“V_dark”的情况。

接着，计算部63计算暗脉冲I_dark的电流量[单位：A·s](步骤S33)。由于放大器3将电流信号转换为电压信号，因此通过使用该逆转换，从电压信号V_dark的信号量求出暗脉冲I_dark的电流量。具体而言，如式(4)所示，暗脉冲I_dark的电流量通过将电压信号V_dark的信号量与转换系数A_cv[单位：V/A]的倒数相乘而求出。计算部63使用式(4)计算暗脉冲I_dark的电流量。此外，为了便于说明，在式中有将暗脉冲I_dark的电流量表示为“I_dark”的情况。

接着，计算部63计算暗脉冲I_dark的库仑量[单位：C](步骤S34)。一般来说，1库仑[C]定义为在1安培[A]的电流流过1秒[s]时运送的电量。因此，1[A·s]能够置换为1[C]。因此，如式(5)所示，暗脉冲I_dark的库仑量为与暗脉冲I_dark的电流量相同的值。计算部63使用式(5)计算暗脉冲I_dark的库仑量。

接着，计算部63计算暗脉冲I_dark的总电子数D_electron[单位：个](步骤S35)。一般来说，每1个电子的电荷量[C]称为基本电荷e。因此，如式(6)所示，总电子数D_electron通过暗脉冲I_dark的库仑量除以基本电荷e而求出。计算部63使用式(6)计算总电子数D_electron。即，计算部63计算数字信号s(t)的波形的面积S_total，将通过量子化幅度Δd除以采样频率f_s而得到的每单位比特(单位面积)的物理量Δs和转换系数A_cv的倒数与面积S_total相乘，通过该相乘结果除以基本电荷e而计算总电子数D_electron。

接着，计算部63计算推定增益μ[单位：倍](步骤S36)。如式(7)所示，总电子数D_electron通过将从光电面21(阴极)入射到第1个倍增极Dy1的电子数K_electron[单位：个]和推定增益μ相乘而求出。

D_etectron＝K_etectron×μ[个] (7)

在此，暗脉冲主要起因于来自光电面21的热电子而产生。暗脉冲离散地产生，并且在大部分的情况下将1个热电子作为起因而产生。由此，式(7)可简化为式(8)。

D_etectron＝μ[个] (8)

式(8)示出在可测定热电子的环境(黑暗中状态)下总电子数D_electron和推定增益μ为相同的值。因此，通过将式(8)的右边和左边调换，得到式(9)。计算部63使用式(9)计算推定增益μ。

通过以上，增益计算处理结束。再者，计算部63将推定增益μ容纳于存储部64(步骤S14)。

接着，计算部63判定是否结束测定(步骤S15)。在步骤S15中，计算部63在未计算出预先设定的计算次数量的推定增益μ的情况下，判定为没有结束测定。计算部63在计算出上述计算次数量的推定增益μ的情况下，判定为结束测定。计算次数例如设定为1000次左右。在步骤S15中，在判定为没有结束测定的情况下(步骤S15；否)，再次进行步骤S12～S15。

另一方面，在步骤S15中，在判定为结束测定的情况下(步骤S15；是)，计算部63从存储部64读出计算次数量的推定增益μ，并且计算计算次数量的推定增益μ的平均值(步骤S16)。然后，计算部63将平均值作为光电倍增管2的增益输出到输出部65。

接着，输出部65如果从计算部63接受增益的话，则将增益输出到运算装置6的外部(步骤S17)。输出部65例如将增益与供给电压的电压值一起输出到计算机5。然后，计算机5将供给电压的电压值与增益建立对应并存储。

通过以上，增益计算方法的一系列的处理结束。此外，由于推定增益μ由式(9)求出，因此如果测定面积S_total的话，则可计算推定增益μ。因此，也可以省略步骤S32～S35。步骤S11的至少一部分也可以在动作模式设定为增益计算模式前实施。

例如，作为测定条件，假设采样频率f_s设定为100MSPS(Mega-sample(s)persecond(每秒兆次))，量子化幅度Δd设定为0.1mV/count，转换系数A_cv设定为0.1V/μA。在该测定条件下观测的数字信号s(t)的波形的面积S_total设为1×10⁵count。根据式(3)，电压信号V_dark的信号量计算为1×10^-7V·s(＝1×10⁵×{1/(100×10⁶)}×(0.1×10^-3))。

再有，根据式(4)可知，暗脉冲I_dark的电流量计算为1×10^-12A·s(＝1×10^-7×10×10^-6)。如上述那样，由于1[C]等于1[A·s]，因此暗脉冲I_dark的库仑量为1×10^-12C。由于基本电荷e为1.602×10^-19C，因此根据式(6)，电子数D_electron计算为6.24×10⁶个(≒(1×10^-12)/(1.602×10^-19))。从1个热电子产生6.24×10⁶个电子，因此推定为推定增益μ是6.24×10⁶。

以上的计算对于1000波形以上的数字信号s(t)进行，由这些计算得到的推定增益μ的平均值设为光电倍增管2的增益。

接着，简单地说明将动作模式设定为光检测模式的情况下的运算装置6的动作。首先，获取部61，作为参数的值，从计算机5获取转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、向光电倍增管2的供给电压的电压值、以及与该电压值建立对应的增益。然后，获取部61将转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、以及增益输出到计算部63，并且将与电压值对应的控制电压输出到输出部65。

然后，获取部62获取基于入射光的数字信号s(t)，并将数字信号s(t)输出到计算部63。然后，计算部63使用转换系数A_cv、采样频率f_s、量子化幅度Δd、以及增益，从数字信号s(t)计算入射光量，并且将入射光量输出到输出部65。然后，输出部65将入射光量输出到运算装置6的外部。通过以上，光检测模式中的一系列的处理结束。

在以上说明的光检测装置1、运算装置6、以及增益计算方法中，获取基于从处于黑暗中状态的光电倍增管2输出的暗脉冲I_dark的数字信号s(t)，基于该数字信号s(t)计算暗脉冲I_dark的总电子数D_electron。在光电倍增管2处于黑暗中状态的情况下，产生1个热电子，将1个热电子倍增而可产生暗脉冲I_dark。因此，由于暗脉冲I_dark的总电子数D_electron可相当于推定增益μ，因此可基于总电子数D_electron计算光电倍增管2的增益。

如上述那样，用于从数字信号s(t)计算入射光量的参数值的大部分是一定值，但是增益可与光电倍增管2的周围环境和使用状况对应地变化。考虑设置用于测定增益的测定电路，但电路结构有可能复杂化。也考虑采用使增益稳定化的结构，但有可能使光电倍增管2大型化。也考虑搭载基准光源，但需要使基准光源高稳定化，光检测装置1有可能大型化。在光检测装置1、运算装置6、以及增益计算方法中，由于不需要设置用于测定增益的专用的电路、使增益稳定化的结构、以及基准光源，因此能够抑制电路结构的复杂化并且计算光电倍增管2的增益。

运算装置6所获取的数字信号s(t)通过AD转换器4以采样频率f_s将通过放大器3使用转换系数A_cv对暗脉冲I_dark进行电流电压转换而得到的电压信号V_dark进行量子化而生成。计算部63基于数字信号s(t)、转换系数A_cv、以及采样频率f_s计算总电子数D_electron。根据该结构，由于考虑用于生成数字信号s(t)的转换系数A_cv和采样频率f_s，因此能够提高总电子数D_electron的计算精度。其结果，能够提高增益的计算精度。

具体而言，通过将数字信号s(t)的波形的面积S_total与物理量Δs和转换系数A_cv的倒数相乘，得到暗脉冲I_dark的库仑量。然后，通过暗脉冲I_dark的库仑量除以基本电荷e而得到暗脉冲I_dark的总电子数D_electron。由于物理量Δs、转换系数A_cv、以及基本电荷e为一定值，因此仅求出面积S_total，能够容易地计算增益。

按每个暗脉冲I_dark，总电子数D_electron有时产生偏差。与此相对，计算部63对预先确定的计算次数量的暗脉冲I_dark的各个计算总电子数D_electron，并且基于这些总电子数D_electron计算增益。具体而言，计算部63将从各暗脉冲I_dark得到的推定增益μ的平均值作为光电倍增管2的增益计算。换言之，计算部63将计算次数量的暗脉冲I_dark的总电子数D_electron的平均值作为光电倍增管2的增益计算。这样，通过使用多个暗脉冲I_dark的总电子数D_electron，能够提高增益的计算精度。

另外，本发明的光检测装置不限于上述实施方式。

也可以从外部的计算机设定各参数的值。在该情况下，光检测装置1也可以不具备计算机5。也可以从外部的电源向光电倍增管2接受供给电压的供给。在该情况下，光检测装置1也可以不具备DA转换器7和电源8。

在上述实施方式中，计算部63将从多次的暗脉冲得到的推定增益的平均值作为光电倍增管2的增益，但光电倍增管2的增益的计算方法不限于此。例如，计算部63也可以将从1个暗脉冲得到的推定增益作为光电倍增管2的增益。计算部63也可以将从多次的暗脉冲得到的推定增益的中值作为光电倍增管2的增益计算。

计算部63也可以基于对1个供给电压计算的增益，计算另一供给电压下的增益。另一供给电压是在增益计算模式下，与产生暗脉冲时的向光电倍增管2的供给电压不同的供给电压。如式(10)所示，光电倍增管2的增益可使用常数A、供给电压的电压值V和值kn来表示。值kn是由光电倍增管2的结构决定的值。

增益＝A×V^kn (10)

例如，供给电压和增益的关系在用双对数曲线描绘的情况下，成为具有与值kn相等的斜率的直线。因此，根据式(10)，能够使用1个供给电压下的增益，计算另一供给电压下的增益。因此，能够不获取暗脉冲而计算各种供给电压下的增益。其结果，能够将各种供给电压下的增益的计算简易化。

运算装置6也可以对于多个供给电压的各个，由上述的增益计算方法计算增益。

光检测装置1也可以还具备可输出规定光量的微弱光的光源(例如单光子光源)。在该情况下，也可以通过从光源将微弱光照射到光电面21，从而与基于暗脉冲的数字信号一起运算装置6获取来自该光源的微弱光的数字信号，并基于这些数字信号计算增益。此外，光检测装置1也可以不具备上述光源，也可以在增益计算时使用光检测装置1的外部的光源。

符号的说明

1…光检测装置，2…光电倍增管，3…放大器，4…AD转换器，5…计算机，6…运算装置，7…DA转换器，8…电源，21…光电面，22…电子倍增部，23…阳极，61…获取部，62…获取部，63…计算部，64…存储部，65…输出部。

Claims (7)

1.一种运算装置，其中，

是计算光电倍增管的增益的运算装置，

具备：

获取部，其获取基于从处于黑暗中状态的所述光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号；以及

计算部，其基于所述数字信号计算所述暗脉冲的总电子数，并基于所述总电子数计算所述增益。

2.根据权利要求1所述的运算装置，其中，

所述数字信号通过AD转换器以采样频率将通过放大器使用转换系数对所述暗脉冲进行电流电压转换而得到的电压信号量子化而生成，

所述计算部基于所述数字信号、所述转换系数、以及所述采样频率计算所述总电子数。

3.根据权利要求2所述的运算装置，其中，

所述计算部计算所述数字信号的波形的面积，将通过所述AD转换器的量子化幅度除以所述采样频率而得到的每单位面积的物理量和所述转换系数的倒数与所述面积相乘，通过相乘结果除以基本电荷而计算所述总电子数。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的运算装置，其中，

所述计算部对多个暗脉冲的各个计算所述总电子数，并基于所述多个暗脉冲的总电子数计算所述增益。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的运算装置，其中，

所述计算部基于所述增益计算与产生所述暗脉冲时的向所述光电倍增管的供给电压不同的供给电压下的另一增益。

6.一种光检测装置，其中，

具备：

所述光电倍增管；以及

权利要求1～5中任一项所述的运算装置。

7.一种增益计算方法，其中，

是计算光电倍增管的增益的增益计算方法，

包括：

获取基于从处于黑暗中状态的所述光电倍增管输出的暗脉冲的数字信号的步骤；以及

基于所述数字信号计算所述暗脉冲的总电子数，并基于所述总电子数计算所述增益的步骤。